Elektrische Zustandsüberwachung von durchströmten Körpern in der Raumfahrt

Kurzfassung

Bei einem Wiedereintritt in die Atmosphäre treten an Raumfahrzeugen Temperaturen von über 2000 K auf. Deshalb werden Raumfahrzeuge mit sogenannten Thermalschutzsystemen geschützt. Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrttechnik e.V. werden Technologien zur Transpirationskühlung sowie zur elektrischen Zustands- überwachung für wiederverwendbare Thermalschutzsysteme entwickelt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Kombination der beiden Technologien. Dazu werden die bestehenden Versuchsstände zusammengeführt und diesbezüglich adaptiert. Entsprechende Rundproben aus OCTRA einem porösen C/C-SiC werden hergestellt und mit Silberleitkleber kontaktiert, da dieser im Vergleich verschiedener Kontaktiermöglichkeiten die besten Ergebnisse liefert. Die Messdaten zeigen einen Zusammenhang zwischen dem Winkel des Pfades zu den Gewebeschichten und dem elektrischen Widerstand. Im Durchschnitt ist der Widerstand senkrecht zu den Gewebeschichten 108 % höher als parallel zu ihnen. Beim Anlegen eines Massenstroms auf die Probe wird ein geringer Widerstandsabfall festgestellt, welcher weder dem mechanischem Druck noch der Temperatur zugeordnet werden kann. Da der Abfall sehr gering ist, hat er keine Auswirkungen auf den Anwendungsfall. Unter Wärmelast können mithilfe des elektrischen Widerstands Aussagen über die Kühleffizienz getroffen werden. Die Transpirationskühlung und die elektrische Zustandsüberwachung können demnach miteinander kombiniert werden. Die Methode lässt sich besonders gut dazu verwenden die Kühleffizienz zu bestimmen.